DE102014118986B4 - Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Halbleitervorrichtung (200), die Folgendes umfasst:einen ersten aktiven Bereich (205) benachbart zu einer ersten Seite (256) eines Grabenisolierungsbereichs, eines STI-Bereichs (209), wobei der erste aktive Bereich (205) Folgendes umfasst:- einen ersten proximalen Grat (252) benachbart zu dem STI-Bereich (209), der eine erste proximale Grathöhe (226) aufweist; und- einen ersten distalen Grat (254) benachbart zu dem ersten proximalen Grat (252), der eine erste distale Grathöhe (224) aufweist;einen zweiten aktiven Bereich (207) benachbart zu einer zweiten Seite (258) des STI-Bereichs (209), wobei der zweite aktive Bereich (207) Folgendes umfasst:- einen zweiten proximalen Grat (253) benachbart zu dem STI-Bereich (209), der eine zweite proximale Grathöhe (227) aufweist; und- einen zweiten distalen Grat (255) benachbart zu dem zweiten proximalen Grat (253), der eine zweite distale Grathöhe (225) aufweist; undein Oxid (230) des STI-Bereichs (209), das in einer Öffnung in einer Oberseite einer Metallverbindung (216) angeordnet ist, wobei die Metallverbindung (216) benachbart zu einem Gate (234) verläuft, das über dem Oxid (230) des STI-Bereichs (209) verläuft,wobei die erste proximale Grathöhe (226) kleiner als die erste distale Grathöhe (224) ist,wobei der erste proximale Grat (252) zwischen dem STI-Bereich (209) und dem ersten distalen Grat (254) angeordnet ist,wobei die zweite proximale Grathöhe (227) kleiner als die zweite distale Grathöhe (225) ist, undwobei der zweite proximale Grat (253) zwischen dem STI-Bereich (209) und dem zweiten distalen Grat (255) angeordnet ist.A semiconductor device (200) comprising: a first active area (205) adjacent to a first side (256) of a trench isolation area, an STI area (209), the first active area (205) comprising: - a first proximal Ridge (252) adjacent the STI region (209) having a first proximal ridge height (226); and - a first distal ridge (254) adjacent to the first proximal ridge (252) having a first distal ridge height (224); a second active area (207) adjacent to a second side (258) of the STI area (209) ), wherein the second active area (207) comprises: - a second proximal ridge (253) adjacent to the STI area (209) having a second proximal ridge height (227); and a second distal ridge (255) adjacent to the second proximal ridge (253) having a second distal ridge height (225); andan oxide (230) of the STI region (209) disposed in an opening in a top surface of a metal interconnect (216), the metal interconnect (216) extending adjacent a gate (234) overlying the oxide (230) of the STI region (209), the first proximal ridge height (226) being smaller than the first distal ridge height (224), the first proximal ridge (252) between the STI region (209) and the first distal ridge ( 254), wherein the second proximal ridge height (227) is less than the second distal ridge height (225), and wherein the second proximal ridge (253) is located between the STI region (209) and the second distal ridge (255) .
Description
HINTERGRUNDBACKGROUND
In einer Halbleitervorrichtung fließt Strom durch einen Kanalbereich zwischen einem Source-Bereich und einem Drain-Bereich beim Anlegen einer ausreichenden Spannung oder Vorspannung an ein Gate der Vorrichtung. Wenn Strom durch den Kanalbereich fließt, wird im Allgemeinen angenommen, dass die Vorrichtung in einem „An“-Zustand ist, und wenn kein Strom durch den Kanalbereich fließt, wird im Allgemeinen angenommen, dass die Vorrichtung in einem „Aus“-Zustand ist. Es ist wünschenswert, Signalverzögerungen von der Verbindung zwischen benachbarten aktiven Bereichen zu verringern und ein Verfahrensfenster der Halbleitervorrichtung zu vergrößern.In a semiconductor device, current flows through a channel region between a source region and a drain region when a sufficient voltage or bias is applied to a gate of the device. When current flows through the channel region, it is generally assumed that the device is in an "on" state, and when no current flows through the channel region it is generally assumed that the device is in an "off" state. It is desirable to reduce signal delays from the connection between adjacent active areas and to enlarge a process window of the semiconductor device.
Dokument
Die Erfindung sieht zur Verbesserung der Signalverzögerung eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Ausbilden der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8 vor. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention provides a semiconductor device according to claim 1 and a method of forming the semiconductor device according to claim 8 to improve the signal delay. Further developments result from the subclaims.
FigurenlisteFigure list
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1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Ausbilden einer Halbleitervorrichtung zeigt, gemäß einigen Ausführungsformen.1 FIG. 3 is a flow diagram illustrating a method of forming a semiconductor device, in accordance with some embodiments. -
2 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.2 FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
3 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.3 FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
4 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.4th FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
5 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.5 FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
6 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.6th FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
7 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.7th FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
8 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.8th FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
9 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.9 FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
10 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.10 FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
11 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.11 FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
12 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.12th FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
13 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.13th FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
14 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.14th FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
15 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.15th FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
16 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.16 FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments. -
17 ist eine Darstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.17th FIG. 3 is an illustration of a semiconductor device in accordance with some embodiments.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Der Gegenstand wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen verwendet werden, um überall gleiche Elemente zu bezeichnen.The subject matter will now be described with reference to the drawings, like reference numbers being used generally to refer to like elements throughout.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist eine Halbleitervorrichtung, wie sie hier vorgesehen ist, zum Ausbilden eines Oxids in einem STI-Bereich nützlich, wobei das Oxid ein Oxidvolumen hat, das groß genug ist, um Signalverzögerungen von der Verbindung zwischen benachbarten aktiven Bereichen zu verringern und um ein Verfahrenszeitfenster der Halbleitervorrichtung zu vergrößern, indem ein Abstand zwischen einem aktiven Bereich und einem Metallkontakt vergrößert wird, der mit einem Gate über dem aktiven Bereich verbunden ist.In accordance with some embodiments, a semiconductor device as provided herein is useful for forming an oxide in an STI region, the oxide having a volume of oxide large enough to reduce signal delays from the junction between adjacent active areas and by one To increase the method time window of the semiconductor device by increasing a distance between an active area and a metal contact connected to a gate over the active area.
In einigen Ausführungsformen ist der Metallkontakt mit dem Gate in dem STI-Bereich verbunden. In einigen Ausführungsformen liegt das Gate über dem ersten aktiven Bereich, dem STI-Bereich und dem zweiten aktiven Bereich und in Kontakt mit einer epitaktischen Schicht, einer Epi-Schicht, des ersten aktiven Bereichs und einer Epi-Schicht des zweiten aktiven Bereichs.In some embodiments, the metal contact is connected to the gate in the STI area. In some embodiments, the gate overlies the first active area, the STI area, and the second active area and is in contact with an epitaxial layer, an epi-layer, the first active area, and an epi-layer of the second active area.
Der STI-Bereich umfasst ein Oxid, das in einigen Ausführungsformen ein Oxidvolumen aufweist, das umgekehrt proportional zu der Höhe des ersten proximalen Grats ist.The STI region comprises an oxide that, in some embodiments, has a volume of oxide that is inversely proportional to the height of the first proximal ridge.
In einigen Ausführungsformen liegt das Oxidvolumen zwischen etwa 1,1- bis etwa 1,5-mal einem zweiten Oxidvolumen des Oxids, wobei das zweite Oxidvolumen dem Fall entspricht, dass der erste proximale Grat die Grathöhe des ersten distalen Grats hat.In some embodiments, the volume of oxide is between about 1.1 to about 1.5 times a second volume of oxide of the oxide, the second volume of oxide corresponding to the case that the first proximal ridge has the ridge height of the first distal ridge.
In einigen Ausführungsformen hat das Oxid eine Oxidhöhe, die im Wesentlichen gleich einer Differenz zwischen einer ersten proximalen Grathöhe und der ersten distalen Grathöhe ist. In einigen Ausführungsformen liegt die Epi-Schicht über dem ersten proximalen Grat, dem ersten distalen Grat, dem zweiten proximalen Grat und dem zweiten distalen Grat.In some embodiments, the oxide has an oxide height that is substantially equal to a difference between a first proximal ridge height and the first distal ridge height. In some embodiments, the epi-layer overlies the first proximal ridge, the first distal ridge, the second proximal ridge, and the second distal ridge.
Das Ausbilden einer Halbleitervorrichtung umfasst das Ausbilden eines ersten aktiven Bereichs benachbart zu einer ersten Seite eines STI-Bereichs und eines zweiten aktiven Bereich benachbart zu einer zweiten Seite des STI-Bereichs und das Ausbilden des STI-Bereichs.Forming a semiconductor device includes forming a first active area adjacent to a first side of an STI area and a second active area adjacent to a second side of the STI area and forming the STI area.
Das Ausbilden des ersten aktiven Bereichs umfasst das Ausbilden eines anfänglichen proximalen Grats, der eine anfängliche erste proximale Grathöhe hat, und eines anfänglichen ersten distalen Grats, der eine anfängliche erste distale Grathöhe hat. Ferner umfasst das Ausbilden des ersten aktiven Bereichs das Verringern der anfänglichen ersten proximalen Grathöhe, um einen ersten proximalen Grat auszubilden, und in einigen Ausführungsformen das Verringern einer anfänglichen ersten distalen Grathöhe, um einen ersten distalen Grat auszubilden, wobei die erste proximale Grathöhe kleiner als die erste distale Grathöhe ist.Forming the first active area includes forming an initial proximal ridge that has an initial first proximal ridge height and an initial first distal ridge that has an initial first distal ridge height. Further, forming the first active area includes decreasing the initial first proximal ridge height to form a first proximal ridge and, in some embodiments, decreasing an initial first distal ridge height to form a first distal ridge, the first proximal ridge height being less than that is the first distal ridge height.
Das Ausbilden des zweiten aktiven Bereichs umfasst das Ausbilden eines anfänglichen zweiten proximalen Grats, der eine anfängliche proximale Grathöhe aufweist, und eines anfänglichen zweiten distalen Grats, der eine anfängliche zweite distale Grathöhe aufweist. Weiter umfasst das Ausbilden des zweiten aktiven Bereichs das Verringern einer anfänglichen zweiten proximalen Grathöhe, um einen zweiten proximalen Grat auszubilden, und in einigen Ausführungsformen das Verringern der anfänglichen zweiten distalen Grathöhe, um einen zweiten distalen Grat auszubilden, wobei die zweite proximale Grathöhe kleiner als die zweite distale Grathöhe ist. Es wird der STI-Bereich benachbart zu dem ersten proximalen Grat ausgebildet, so dass der erste proximale Grat benachbart zu einer ersten Seite des STI-Bereichs ist und zwischen dem STI-Bereich und dem ersten distalen Grat angeordnet ist.Forming the second active area includes forming an initial second proximal ridge having an initial proximal ridge height and an initial second distal ridge having an initial second distal ridge height. Further, forming the second active area includes decreasing an initial second proximal ridge height to form a second proximal ridge, and in some embodiments decreasing the initial second distal ridge height to form a second distal ridge, the second proximal ridge height being less than that second distal ridge height is. The STI area is formed adjacent to the first proximal ridge so that the first proximal ridge is adjacent to a first side of the STI area and is arranged between the STI area and the first distal ridge.
Der STI-Bereich umfasst ein Oxid, das in einigen Ausführungsformen ein Oxidvolumen aufweist, das umgekehrt proportional zu der ersten proximalen Grathöhe ist, so dass das Oxidvolumen sich vergrößert, wenn die erste proximale Grathöhe sich verkleinert.The STI region comprises an oxide that, in some embodiments, has a volume of oxide that is inversely proportional to the first proximal ridge height such that the oxide volume increases as the first proximal ridge height decreases.
Ein Verfahren
Wie in
Eine zweite Linie
Eine dritte Linie
Eine vierte Linie
Bei
Wie in
In einigen Ausführungsformen wird eine Nitridschicht
In einigen Ausführungsformen wird eine Oxidschicht
In einigen Ausführungsformen werden Abstandhalter
In einigen Ausführungsformen werden der dritte Abstandhalter
In einigen Ausführungsformen werden anfängliche Grate
Der anfängliche erste distale Grat
Der anfängliche erste proximale Grat
Bei
Der anfängliche erste zentrale Grat
In einigen Ausführungsformen wird die anfängliche erste distale Grathöhe
Bei
Wie
In einigen Ausführungsformen wird eine epitaktische Deckschicht, Epi-Deckschicht
Ein erster aktiver Bereich
In einigen Ausführungsformen wird eine Metallverbindung
In einigen Ausführungsformen wird eine STI
In einigen Ausführungsformen wird die STI
Die Metallverbindung
In einigen Ausführungsformen wird eine erste Öffnung
In einigen Ausführungsformen wird ein Oxid
Das Oxid
In einigen Ausführungsformen hat das Oxid
In einigen Ausführungsformen wird ein Dielektrikum
Gemäß einigen Ausführungsformen wird die Halbleitervorrichtung
In einigen Ausführungsformen wird eine zweite Öffnung so ausgebildet, dass sie die Epi-Deckschichten
In einigen Ausführungsformen wird das Gate
In einigen Ausführungsformen umfasst das Gate
In einigen Ausführungsformen wird eine Ätzstoppschicht
In einigen Ausführungsformen wird ein Metallkontakt
Verschiedene Vorgänge von Ausführungsformen sind hier vorgesehen. Die Reihenfolge, in der einige oder alle der Vorgänge beschrieben sind, sollte nicht so verstanden werden, dass diese Vorgänge notwendigerweise von der Reihenfolge abhängig sind. Alternative Reihenfolgen werden deutlich, wenn man diese Beschreibung kennt. Des Weiteren versteht es sich, dass nicht alle Vorgänge in jeder hier vorgesehenen Ausführungsform notwendigerweise vorhanden sein müssen. Es versteht sich auch, dass in einigen Ausführungsformen nicht alle Vorgänge notwendig sind.Various acts of embodiments are provided here. The order in which some or all of the operations are described should not be construed as implying that those operations are necessarily dependent on the order. Alternative orders become clear when one is familiar with this description. Furthermore, it is to be understood that not all processes are necessarily present in every embodiment provided here. It should also be understood that not all acts are necessary in some embodiments.
Es versteht sich, dass Schichten, Einrichtungen, Elemente etc., die hier gezeigt sind, mit bestimmten Abmessungen relativ zu einander gezeigt sind, etwa strukturellen Abmessungen oder Orientierungen, beispielsweise zur Einfachheit und Bequemlichkeit des Verständnisses, und dass ihre tatsächlichen Abmessungen in einigen Ausführungsformen wesentlich von denen abweichen können, die hier gezeigt sind. Zusätzlich gibt es eine Vielzahl von Techniken um die Schichten, Einrichtungen, Elemente etc. auszubilden, etwa Ätztechniken, Implantierungstechniken, Dotierungstechniken, Rotationsbeschichtungstechniken, Sputter-Techniken wie Magnetron- oder Ionenstrahl-Sputtern, Wachstumstechniken wie thermisches Wachstum oder Abscheidungstechniken wie chemische Gasphasenabscheidung (CVD), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), CVD im Plasma (PECVD) oder Atomlagenabscheidung (ALD), als Beispiele.It is to be understood that layers, devices, elements, etc. shown here are shown with certain dimensions relative to one another, such as structural dimensions or orientations, for example for simplicity and convenience of understanding, and that their actual dimensions in some embodiments are material may differ from those shown here. In addition, there are a variety of techniques to form the layers, devices, elements, etc., such as etching techniques, implantation techniques, doping techniques, spin coating techniques, sputtering techniques such as magnetron or ion beam sputtering, growth techniques such as thermal growth or deposition techniques such as chemical vapor deposition (CVD) , physical vapor deposition (PVD), CVD in plasma (PECVD) or atomic layer deposition (ALD), as examples.
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